解密最新太阳能发电方法

高　峰

在很早的时候，人类就知道凸透镜或凹面镜可以聚集太阳光，聚集起来的阳光强度很大，甚至可以点燃柴草。到了现代，人们开始利用太阳能发电，但是太阳能发电量低的问题一直困扰我们。近年来，一些国家的科学家开始尝试用凸透镜或凹面镜聚集阳光的方法，使得太阳能的利用更集中一些，发电的功率更大一些。

太阳能电池板可以把照射到其表面的太阳光的能量部分转化为电能。美国IBM公司开发了凸透镜聚光发电系统，将太阳光经过凸透镜聚集后，再投射到太阳能电池板上，借此增大太阳光的强度，从而增加太阳能电池的发电量。研究结果表明，利用凸透镜聚光之后，太阳能电池板的发电功率可提高4倍。

其实，利用凸透镜聚光发电的想法早就有人提出。但是，聚光发电遭遇的最大困难是温度问题。经过凸透镜聚光照射之后，太阳能电池板的表面温度可升高到1000度。而IBM公司的这套聚光发电之所以能够取得成功，是因为研究人员在传统的太阳能电池板上加入了特殊的制冷系统，它能将电池板的表面温度从1600度降低到85度，从而有效地避免太阳能电池板被烧毁。

目前，相对便宜的太阳能电池板往往效率很低，无法生产出足够的电能，而高效的太阳能电池板却又十分昂贵，无法在普通消费者中推广。澳大利亚的“绿金能源”公司研制的“太阳球”很好地解决了这一问题，它可为那些生活在山区的居民提供充足且廉价的电力。

“太阳球”的表面是一片直径为1.13米的丙烯酸酯制成的凸透镜，它可聚集500倍的阳光到光电转换器上。整套设备都被安装在了一个铝制导热支架上，以便及时地为太阳能电池板降温。“太阳球”上还配备有一套双坐标驱动设备，能够跟踪太阳的运动并调整凸透镜的朝向。测试表明，在晴朗的日子里，一部“太阳球”的发电功率可以达到330W。

聚集太阳光之后会产生高热，如果采用冷却系统又会浪费能源。因此，诺贝尔物理学奖获得者、意大利著名的物理学家卡洛·鲁比亚教授表示，可以直接用聚集的太阳光的热量发电。他向政府提出了在意大利南部拉蒂纳建立凸透镜式太阳能发电站的计划。

这个太阳能发电站的主要原理是使用各种形状的凸透镜采集太阳光热能，然后利用目前的汽轮机技术，把太阳光热能转变成电能。由于太阳能可以被贮存在具有热贮功能的特殊液体里，因此，即使在太阳被乌云遮住的情况下，凸透镜式太阳能发电站仍然能够继续工作。

鲁比亚希望在21世纪中期让意大利大部分地区的居民都使用太阳能，那时就可以大大缓解环境污染的问题了。根据鲁比亚和有关部门向政府提交的计划，意大利还将在日照期长的西西里岛建立一个发电量为100MW的凸透镜式太阳能发电站。

现在一些地区的人用太阳灶做饭烧水，太阳灶的主体是抛物面形状的镜面，把阳光反射以后再聚焦，焦点就是放锅烧水的地方。现代的太阳能发电设备多种多样，其中一种的原理就和太阳灶一样，但其规模和热水量要大，生成的蒸气可以带动涡轮机发电。德国航空航天中心技术热动力学研究所的科研人员就致力于开发这样一套蓄热系统。

参与研究的塔默博士介绍说：“比起太阳能电池板来，太阳热能发电系统的好处是可以储热，晚上也可以发电。”开发蓄热装置需要解决的首要问题就是寻找合适的蓄热材料。德国开发人员选中的是含钾、钠的硝酸盐，并在蓄热材料里分层铺设石墨导热管。白天太阳能光热设备生产的多余蒸气就可以通过石墨管道被输送到蓄热材料里，作为蓄热材料的固态盐吸收蒸气的热能而转化成液态。太阳落山后再向石墨管道注水，水吸收液态盐的热量而变成蒸气，带动涡轮发电机，液态盐因释放了能量而变成固体状态。如此循环往复，每天都不需增加新的原料，就可以不断地利用太阳能了。

这种蓄热方法也可以应用到其他需要蒸气的工艺，比如说食品加工或者造纸行业。可以说，哪里有多余的热能，就可以在哪里应用这种方法储蓄这些热能。